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基于加權(quán)證據(jù)權(quán)模型的麗江—小金河斷裂中南段滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)

2023-07-21 08:10:40田鵬常玉巧白仙富周青云孫濱
地震研究 2023年3期
關(guān)鍵詞:麗江滑坡

田鵬 常玉巧 白仙富 周青云 孫濱

摘要:麗江—小金河斷裂全新世活動(dòng)強(qiáng)烈、地震頻發(fā),沿?cái)嗔褞У幕碌刭|(zhì)災(zāi)害極為發(fā)育。以斷裂帶中南段兩側(cè)10km為研究區(qū),根據(jù)地質(zhì)地理環(huán)境和滑坡發(fā)育特征,選取高程、坡度、坡向、距活動(dòng)斷裂距離、距河流水系距離、距道路距離、工程地質(zhì)巖組、降雨量、土地利用類(lèi)型以及地震動(dòng)峰值加速度10個(gè)影響因子為評(píng)價(jià)指標(biāo),運(yùn)用加權(quán)證據(jù)權(quán)模型,開(kāi)展麗江—小金河斷裂中南段滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià),基于自然斷點(diǎn)法將滑坡易發(fā)程度劃分為高易發(fā)、中等易發(fā)、低易發(fā)和非易發(fā)4個(gè)級(jí)別,評(píng)價(jià)結(jié)果AUC值為0.81。結(jié)果顯示:①研究區(qū)內(nèi)滑坡受坡度、斷裂、水系、巖性因素的影響程度更高;②高易發(fā)區(qū)和中等易發(fā)區(qū)主要沿?cái)嗔褞Ш徒鹕辰戎饕恿魉祪蓚?cè)分布,在玉龍縣、松坪鄉(xiāng)、大東鄉(xiāng)等周邊區(qū)域較集中;③西川鄉(xiāng)處于高易發(fā)區(qū),但目前滑坡災(zāi)害點(diǎn)較少,應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注。

關(guān)鍵詞:麗江—小金河斷裂;滑坡;加權(quán)證據(jù)權(quán)模型;易發(fā)性評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào):P315.94文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-0666(2023)03-0332-11

doi:10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2023.0044

0引言

滑坡是我國(guó)最顯著的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型之一,它會(huì)對(duì)人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅,對(duì)重大基礎(chǔ)設(shè)施造成破壞,嚴(yán)重制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。云南地處歐亞板塊和印度板塊的碰撞接觸帶,受喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)的影響,地質(zhì)條件復(fù)雜,滑坡地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),而滇西北地區(qū)又是云南滑坡災(zāi)害最嚴(yán)重地區(qū)之一?;碌男纬蓹C(jī)制較為復(fù)雜,除與坡度、降雨等因素密切相關(guān)外,活動(dòng)斷裂及地震亦是其重要影響因素。近年來(lái),諸多學(xué)者對(duì)活動(dòng)斷裂的滑坡地質(zhì)災(zāi)害開(kāi)展了相關(guān)研究。如黃小龍等(2021)分析了程海斷裂古地震滑坡分布特征與斷裂活動(dòng)性的關(guān)系,認(rèn)為斷裂的強(qiáng)烈活動(dòng)引發(fā)區(qū)內(nèi)強(qiáng)震,強(qiáng)震進(jìn)一步誘發(fā)古地震滑坡;閆怡秋等(2021)對(duì)巴塘斷裂滑坡易發(fā)性進(jìn)行了評(píng)價(jià);楊志華等(2021)獲得該斷裂50年超越概率10%的潛在地震滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃;郭長(zhǎng)寶等(2015)研究了鮮水河斷裂帶的活動(dòng)習(xí)性、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、典型地質(zhì)災(zāi)害實(shí)例和穩(wěn)定性等,認(rèn)為鮮水河斷裂對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害有明顯的控制作用。前人研究成果表明,活動(dòng)斷裂的展布及活動(dòng)性對(duì)滑坡災(zāi)害的形成與穩(wěn)定性影響顯著。目前,對(duì)滇西北地區(qū)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害已有豐富的研究成果,但對(duì)麗江—小金河斷裂等活動(dòng)斷裂的地震高發(fā)區(qū)域滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)的研究仍需加強(qiáng)。

麗江—小金河斷裂是滇西北地區(qū)內(nèi)一條重要的活動(dòng)斷裂,也是川滇菱形塊體內(nèi)重要的次級(jí)邊界斷裂(鄧起東等,2002)。沿?cái)嗔言l(fā)生過(guò)多次中強(qiáng)地震:1951年劍川6.2級(jí)地震、1976年和1998年寧蒗東北6.7級(jí)和6.4級(jí)地震、2022年寧蒗5.5級(jí)地震。斷裂周邊地區(qū)強(qiáng)震頻發(fā),最大為1996年麗江7.0級(jí)地震,這次地震誘發(fā)了至少420處中小型崩塌和30處大中型滑坡,主要集中在主震震中東南部(唐川等,1997)。因此,有必要對(duì)麗江—小金河斷裂帶及其周邊地區(qū)的滑坡易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。

本文整理滑坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果,建立云南境內(nèi)麗江—小金河斷裂兩側(cè)10km區(qū)域內(nèi)的滑坡數(shù)據(jù)庫(kù),選取高程、坡度、坡向、距活動(dòng)斷裂距離等10個(gè)因子為滑坡易發(fā)程度的主控因素(白仙富等,2022;吉日伍呷等,2022;凌曉等,2021;王麗麗,2016),采用加權(quán)證據(jù)權(quán)模型,對(duì)麗江—小金河斷裂帶中南段滑坡易發(fā)性進(jìn)行研究,以期為區(qū)域滑坡災(zāi)害防治提供參考。

1區(qū)域地質(zhì)背景及災(zāi)害數(shù)據(jù)

1.1地質(zhì)構(gòu)造

麗江—小金河斷裂位于川滇菱形塊體內(nèi)部,NE向延伸將川滇菱形塊體分為川西北和滇中2個(gè)次級(jí)塊體,對(duì)川滇菱形塊體區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)有重要影響(向宏發(fā)等,2002)。斷裂全長(zhǎng)360km,傾向NW,傾角60°~80°,北起四川石棉西南,向西南經(jīng)木里、響水河、寶地、寧蒗、麗江至劍川,云南境內(nèi)長(zhǎng)約260km(安曉文等,2018)。斷裂大致可分為3段:南段為麗江盆地以南,包含2條主要分支斷裂,其間為小型地塹或半地塹小盆地(李安等,2016);中段從麗江盆地至木里,斷錯(cuò)地貌清晰;北段為木里以北,走向由NE轉(zhuǎn)為NNE,受強(qiáng)烈侵蝕和切割,缺少第四系沉積(李環(huán)宇等,2020)。麗江—小金河斷裂全新世以來(lái)活動(dòng)強(qiáng)烈,其周邊地區(qū)地震頻發(fā),一直受諸多學(xué)者關(guān)注。徐錫偉等(2003)通過(guò)位錯(cuò)地貌和年齡測(cè)試獲得斷裂中段全新世左旋滑動(dòng)速率為(3.8±0.7)mm/a,垂直滑動(dòng)速率為(0.65±0.14)mm/a。基于GPS資料,Shen等(2005)獲得斷裂左旋走滑速率為3mm/a。李寧等(2018)計(jì)算斷層閉鎖程度和滑動(dòng)虧損速率特征,認(rèn)為斷裂南段、中段具有發(fā)生較大地震的潛在危險(xiǎn)。劉曉霞和邵志剛(2020)分析認(rèn)為斷裂西南段的背景滑動(dòng)速率明顯高于東北段。李安等(2016)、丁銳等(2018)通過(guò)探槽開(kāi)挖,已揭露斷裂帶南段、中段全新世發(fā)生過(guò)3次古地震事件。斷裂的活動(dòng)性和地震活動(dòng)強(qiáng)度,將會(huì)加劇或誘發(fā)區(qū)域內(nèi)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

1.2地層巖性

研究區(qū)地層發(fā)育有古近系、三疊系、二疊系、石炭系、泥盆系、奧陶系、前寒武系。斷裂帶北東區(qū)域地層發(fā)育較全,厚度較大,以淺海相沉積為主;南西區(qū)域缺失較多,厚度逐漸變薄,以濱海相為主。古近系為寶相寺組礫巖、砂巖夾粉砂巖、泥巖;三疊系為松桂組粉砂巖、頁(yè)巖;二疊系為黑泥哨組灰色含煤砂巖、頁(yè)巖夾灰?guī)r以及陽(yáng)新組深色、淺色灰?guī)r,含燧石條帶或結(jié)核;石炭系主要為尖山營(yíng)組上部灰?guī)r和黃龍組淺灰色厚層灰?guī)r、白云巖;志留系為青山組灰?guī)r;泥盆系為破松沖組灰?guī)r、底部泥頁(yè)巖;奧陶系為向陽(yáng)組頁(yè)巖夾石英細(xì)砂巖,頂部夾含礫砂巖、細(xì)砂巖以及寶塔組灰色中厚層網(wǎng)紋灰?guī)r;前寒武系燈影組為含燧石條帶、團(tuán)塊白云巖夾灰?guī)r,主要成窄條帶狀沿?cái)嗔逊植?。二疊紀(jì)、三疊紀(jì)時(shí)期玄武巖大量噴發(fā),區(qū)內(nèi)大量發(fā)育峨眉山玄武巖組地層(李環(huán)宇等,2020)。根據(jù)巖性硬度回彈值、類(lèi)別及風(fēng)化程度等指標(biāo),判斷研究區(qū)內(nèi)巖石主要為軟巖類(lèi),有利于滑坡發(fā)育。

1.3地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)

筆者收集整理1∶5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害詳查和年度地質(zhì)災(zāi)害隱患核查、排查等數(shù)據(jù),輔以遙感影像進(jìn)行對(duì)比和修正,并選擇部分滑坡點(diǎn)開(kāi)展野外調(diào)查工作,獲得麗江—小金河斷裂兩側(cè)10km區(qū)域內(nèi)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害共214處,其中大型滑坡1處、中型滑坡8處,小型滑坡205處。研究區(qū)滑坡類(lèi)型主要為降雨滑坡和地震滑坡,分布于河流水系兩側(cè)、斷裂帶及其交會(huì)部位(圖1)。研究區(qū)內(nèi)的滑坡點(diǎn)集中分布于1996年麗江7.0級(jí)地震Ⅸ、Ⅷ、Ⅶ度烈度區(qū),Ⅵ度烈度區(qū)滑坡數(shù)量明顯減少。研究區(qū)斷裂上的許多滑坡體現(xiàn)今仍具有活動(dòng)性,在多種因素誘發(fā)下極易再次活動(dòng)。

2加權(quán)證據(jù)權(quán)模型

滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)方法分為定性和定量?jī)煞N方法。常用的定性方法有專(zhuān)家打分法(石菊松等,2007)和層次分析法(李學(xué)平,2001)。定量方法是根據(jù)現(xiàn)有滑坡數(shù)據(jù)和其它相關(guān)信息,運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型,分析滑坡與各個(gè)影響因子的相關(guān)性。主要方法模型包括運(yùn)用邏輯回歸模型(Lee,Evangelista,2006)、證據(jù)權(quán)模型(范強(qiáng)等,2014)、信息量模型(楊志華等,2017)等。本文采用定性和定量相結(jié)合的方法,建立集成層次分析法和加權(quán)證據(jù)權(quán)模型來(lái)評(píng)價(jià)研究區(qū)滑坡易發(fā)性。

2.1證據(jù)權(quán)模型

證據(jù)權(quán)模型是基于Bayes統(tǒng)計(jì)分析模式,通過(guò)對(duì)與滑坡形成相關(guān)的影響因素圖層的加權(quán)疊加復(fù)合獲得滑坡易發(fā)性,其優(yōu)勢(shì)為方法簡(jiǎn)便、建模過(guò)程易懂,已被廣泛應(yīng)用于地學(xué)研究(張生元等,2009)。本文采用基于滑坡面積概率法的證據(jù)權(quán)模型,計(jì)算公式如下:

式中:w+i為當(dāng)前影響因子級(jí)別內(nèi)滑坡形成的概率;w-i為當(dāng)前影響因子級(jí)別外滑坡發(fā)生的概率;P為滑坡概率;B為分級(jí)后該級(jí)別下的滑坡面積;B為分級(jí)后該級(jí)別下無(wú)滑坡覆蓋面積;L為研究區(qū)總滑坡面積;L為研究區(qū)無(wú)滑坡覆蓋總面積。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)的滑坡點(diǎn)數(shù)據(jù),分別計(jì)算每個(gè)影響因子不同級(jí)別內(nèi)的滑坡危險(xiǎn)性權(quán)重。根據(jù)式(1)和(2)可得到:

式中:w+i表示該影響因子級(jí)別內(nèi)發(fā)生滑坡的正相關(guān)系數(shù);w-i表示該影響因子級(jí)別內(nèi)發(fā)生滑坡的負(fù)相關(guān)系數(shù);Npix1表示該影響因子級(jí)別內(nèi)發(fā)生滑坡的柵格數(shù);Npix2表示該影響因子級(jí)別外發(fā)生滑坡的柵格數(shù);Npix3表示該影響影子級(jí)別內(nèi)未發(fā)生滑坡的柵格數(shù);Npix4表示該影響影子級(jí)別外未發(fā)生滑坡的柵格數(shù)。通過(guò)式(3)和(4)計(jì)算影響因子權(quán)重值的對(duì)數(shù)。兩權(quán)重之差是權(quán)重對(duì)比度,代表該影響因子級(jí)別內(nèi)滑坡發(fā)生的權(quán)重。

2.2層次分析法

層次分析法(AnalyticHierarchyProcess,簡(jiǎn)稱(chēng)AHP)是一種用于解決多因子決定目標(biāo)的決策分析方法,對(duì)于復(fù)雜的決策思維,通過(guò)建立矩陣,每次只對(duì)兩個(gè)因子進(jìn)行評(píng)判,從而提高對(duì)因子重要程度的評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性,再通過(guò)排序計(jì)算、一致性檢驗(yàn),獲得每個(gè)因子的權(quán)重值。在決策過(guò)程中定性和定量分析相結(jié)合,避免了人為因素導(dǎo)致經(jīng)驗(yàn)判斷與實(shí)際情況不符的情況出現(xiàn),最終的決策結(jié)果更科學(xué)合理(蒲娉璠,2016;郭長(zhǎng)寶等,2009;劉振軍,2001)。

2.3加權(quán)證據(jù)權(quán)模型

為充分考慮不同因子對(duì)滑坡災(zāi)害發(fā)生影響程度的差異,將層次分析法與證據(jù)權(quán)模型相結(jié)合進(jìn)行賦權(quán),其公式如下:

式中:LSI為發(fā)生滑坡的加權(quán)證據(jù)權(quán)值,即為滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)指數(shù);ai為第i個(gè)因子的權(quán)重值;Wf代表該影響因子級(jí)別內(nèi)滑坡發(fā)生的權(quán)重(閆怡秋等,2021)。

3滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)

滑坡的發(fā)生受各種地質(zhì)地理環(huán)境因素影響,其形成是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)過(guò)程,滑坡在不同地區(qū)呈現(xiàn)出不同的特征。本文研究區(qū)處于滇西北地區(qū),地貌類(lèi)型復(fù)雜、地形起伏大,地勢(shì)整體從北到南逐漸降低。區(qū)域內(nèi)活動(dòng)斷裂縱橫交錯(cuò),地層巖性類(lèi)別多樣,河流水系發(fā)育,湖泊廣泛分布,交通道路密集(楊志華等,2021)。筆者根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)條件、地形地貌和滑坡發(fā)育分布特征,選取10個(gè)因子作為評(píng)價(jià)指標(biāo)開(kāi)展滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)研究。

3.1評(píng)價(jià)單元確定

網(wǎng)格單元在GIS技術(shù)中能快速賦值和運(yùn)算,操作便捷(劉傳正等,2007;趙曉燕,2018)。選擇合適的評(píng)價(jià)單元對(duì)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果至關(guān)重要。本文研究區(qū)內(nèi)滑坡的影響因子數(shù)據(jù)量巨大,將研究區(qū)按25m×25m柵格大小進(jìn)行劃分,獲得研究區(qū)評(píng)價(jià)單元格網(wǎng)。

3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)因子

3.2.1高程

本文使用ArcGIS軟件對(duì)研究區(qū)12.5m分辨率的DEM柵格數(shù)據(jù)做空間分析,得到研究區(qū)高程為1225~4216m,將高程分為5級(jí):小于2000m、2000~2500m、2500~3000m、3000~3500m、大于3500m。研究區(qū)內(nèi)滑坡主要發(fā)育在高程小于3000m區(qū)域內(nèi),占滑坡總數(shù)高達(dá)98%,3000m以上,滑坡數(shù)量明顯變少(圖3a、表1)。

3.2.2坡度

滑坡主要發(fā)生在斜坡上,坡度的大小影響斜坡上巖土體的穩(wěn)定性,同樣對(duì)斜坡體地表水的徑流、松散物質(zhì)的運(yùn)移、坡體應(yīng)力分布、土地利用方式以及斜坡體的有效臨空面等都有影響。對(duì)研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)作坡度分析,坡度主要分布在0°~81°。將坡度分為5級(jí):0°~10°、10°~20°、20°~30°、30°~40°以及大于40°。分析結(jié)果顯示,研究區(qū)內(nèi)滑坡主要分布在坡度為10°~30°區(qū)域內(nèi),占滑坡總數(shù)的73%(圖3b、表1),坡度大于40°的區(qū)域滑坡災(zāi)害極少發(fā)育,這可能是因?yàn)樵谘芯繀^(qū)內(nèi)坡度超過(guò)40°易發(fā)生崩塌。

3.2.3坡向

由于不同的坡向接收到的太陽(yáng)輻射能量不同,影響斜坡上的植被覆蓋率、巖石風(fēng)化程度、降雨量和蒸發(fā)量的大小等,從而影響滑坡的發(fā)育。因此,坡向是滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)中非常重要的因素。將坡向分為9級(jí),分別為平坦(無(wú)坡向)、北、北東、東、東南、南、西南、西、北西。研究區(qū)內(nèi)34%的滑坡主要分布在東至東南向的斜坡上(圖3c、表1),東和東南向斜坡日照時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)化作用強(qiáng),容易導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)。

3.2.4距活動(dòng)斷裂距離

斷裂附近巖石較為破碎,受氣候影響易形成風(fēng)化殼,從而降低坡體的完整性;斷裂的構(gòu)造活動(dòng)會(huì)引發(fā)地震,這些均直接或間接影響滑坡的形成或演化。麗江—小金河斷裂是影響研究區(qū)滑坡類(lèi)型和滑坡分布的重要因素。筆者對(duì)研究區(qū)斷裂兩側(cè)1000m、2000m、3000m、4000m、5000m、6000m和大于6000m作緩沖分析。從圖3d和表1可看出,研究區(qū)內(nèi)的滑坡災(zāi)害點(diǎn)沿?cái)嗔蜒由旆较蚍植?,其?0%的滑坡分布在距活動(dòng)斷裂1000m區(qū)域內(nèi)。在5000m區(qū)域內(nèi),隨距離增加,滑坡災(zāi)害發(fā)育減少;而大于5000m的區(qū)域,滑坡災(zāi)害仍較多,說(shuō)明研究區(qū)的滑坡不只受活動(dòng)斷裂影響,還受到其它地質(zhì)地理因素的綜合影響。

3.2.5距河流水系距離

河流水系對(duì)斜坡坡腳的沖蝕作用降低了坡體的穩(wěn)定性,為滑坡的發(fā)生提供了水動(dòng)力條件,是影響滑坡發(fā)育的重要因素。通常河流湖泊兩側(cè),滑坡災(zāi)害頻發(fā)。筆者對(duì)研究區(qū)河流兩側(cè)1000m、2000m、3000m、4000m、5000m以及大于5000m作緩沖分析,發(fā)現(xiàn)59%的滑坡分布在距離河流1000m區(qū)域內(nèi)(圖3e)。從表1中可看出,隨著與河流水系距離增加,滑坡分布越來(lái)越少,表明距離河流水系越近,坡腳受侵蝕作用的影響越大,斜坡失穩(wěn)的概率越高。

3.2.6距道路距離

道路建設(shè)易形成不穩(wěn)定邊坡,是滑坡災(zāi)害發(fā)育的重要誘發(fā)因素之一,因此本文選取道路為評(píng)價(jià)因子,對(duì)研究區(qū)內(nèi)的道路作空間距離緩沖分析。按照距道路500m、1000m、2000m、4000m、8000m以及大于8000m,共分為6級(jí)。結(jié)果顯示(圖3f、表1),在500m區(qū)域內(nèi)分布的滑坡數(shù)量占56%,距道路越遠(yuǎn),滑坡數(shù)量越少,說(shuō)明道路導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)的概率較高。

3.2.7工程地質(zhì)巖組

滑坡發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)是巖土體,不同的巖性具有不同的物理化學(xué)性質(zhì),對(duì)滑坡的穩(wěn)定性和地表抗侵蝕能力影響顯著。據(jù)研究區(qū)1:20萬(wàn)地質(zhì)圖資料,區(qū)域內(nèi)巖性多樣,根據(jù)地層巖性的工程地質(zhì)特性,將研究區(qū)工程巖組劃分為5大類(lèi):軟巖組、較軟巖組、較堅(jiān)硬巖組、堅(jiān)硬巖組和極堅(jiān)硬巖組。結(jié)果顯示,研究區(qū)63%的滑坡發(fā)生在軟巖組內(nèi)(圖3g、表1)。

3.2.8降雨量

降雨量是滑坡地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素之一,大氣降水滲入巖土體中,軟化巖土體,降低摩擦力,坡體容易失穩(wěn)發(fā)生滑動(dòng)。研究區(qū)年平均降雨量710~951.8mm,因此將降雨量數(shù)據(jù)劃分為5個(gè)等級(jí):小于750mm、750~800mm、800~850mm、850~900mm以及大于900mm。結(jié)果顯示,研究區(qū)內(nèi)降雨量大于900mm的區(qū)域分布的滑坡占比為87%(圖3h、表1),年均降雨量最大的區(qū)域,滑坡災(zāi)害點(diǎn)占比最高?;聻?zāi)害的發(fā)育與降雨量不等分級(jí)所占面積比有關(guān),研究區(qū)內(nèi)降雨量大于900mm的區(qū)域面積最大,其滑坡災(zāi)害分布最多。降雨因素還包含雨季降雨量、累積降雨量、日最大降雨量等。研究區(qū)每年6—9月為雨季,雨季月平均降雨量為111~133mm,從北到南逐漸減小。統(tǒng)計(jì)1948—2016年研究區(qū)日最大降雨量數(shù)據(jù)作插值分析,獲得日最大降雨量為67~78mm。月最大降雨量南部多、北部少,與年降雨量、雨季月均降雨量分布規(guī)律有所差異。綜上認(rèn)為,研究區(qū)滑坡分布受不同降雨特征綜合影響。

3.2.9土地利用類(lèi)型

本文土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)采用歐洲航天局(ESA)發(fā)布的2020年10m分辨率的全球土地利用(WorldCover)數(shù)據(jù)。研究區(qū)主要包括林地、灌木、草地、耕地、建筑用地、裸地(稀疏植被區(qū))、開(kāi)闊水域及草本濕地8類(lèi),滑坡主要集中分布在林地、草地、耕地和裸地(稀疏植被區(qū)),占比97%(圖3i、表1)。

3.2.10地震動(dòng)峰值加速度

地震動(dòng)作用于斜坡,引起斜坡變形和破壞,是誘發(fā)滑坡非常重要的一個(gè)因素。據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306—2015),研究區(qū)地震動(dòng)峰值加速度(PGA)為0.15、0.2、0.3?;轮饕性赑GA為0.2的區(qū)域內(nèi),占滑坡總量的86%(圖3j、表1)。

3.3權(quán)重值計(jì)算

根據(jù)層次分析法計(jì)算原理,對(duì)本文中選取的10個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子建立層次分析結(jié)構(gòu)(表2)。對(duì)各評(píng)價(jià)因子建立判斷矩陣,對(duì)其兩兩比較,判斷各因子對(duì)滑坡災(zāi)害點(diǎn)分布的重要程度,進(jìn)行標(biāo)度打分,計(jì)算出各因子的權(quán)重值,并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。最終計(jì)算出矩陣的最大特征值為10.368,一致性比例CR值為0.027,小于0.1,說(shuō)明判斷矩陣滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn),計(jì)算所得權(quán)重具有一致性。

運(yùn)用滑坡因子權(quán)重值(表2)和證據(jù)權(quán)值(表1),按照式(5),對(duì)10個(gè)評(píng)價(jià)因子的證據(jù)權(quán)值作加權(quán)計(jì)算,并進(jìn)行空間疊加分析,獲得研究區(qū)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)指數(shù)(LSI)為-1.25~0.87,LSI值越大,滑坡易發(fā)程度越高。

4滑坡易發(fā)性結(jié)果分析

4.1滑坡易發(fā)性結(jié)果檢驗(yàn)

本文采用評(píng)價(jià)模型接收者操作特征(ROC)曲線(xiàn)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)。圖4中曲線(xiàn)下面積(AUC)表示易發(fā)性預(yù)測(cè)成功率,其值越接近1,代表準(zhǔn)確率越高(Hoyer,Kuss,2020;Walker,2019)。結(jié)果表明,麗江—小金河斷裂中南段滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果的AUC值為0.81,表明評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確度較高。

4.2滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)指數(shù),并按照《地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)要求》(FXPC/ZRZYB-01),使用自然間斷法將研究區(qū)滑坡易發(fā)程度劃分為4個(gè)等級(jí):高易發(fā)區(qū)(0.34≤LSI≤0.87)、中等易發(fā)區(qū)(-0.11≤LSI≤0.34)、低易發(fā)區(qū)(-0.45≤LSI≤-0.11)和非易發(fā)區(qū)(-1.25≤LSI≤-0.45),分別占研究區(qū)總面積的11%、27%、35%和27%。研究區(qū)內(nèi)的滑坡高易發(fā)區(qū)和中等易發(fā)區(qū)主要沿麗江—小金河斷裂以及區(qū)域內(nèi)金沙江等主要河流兩側(cè)分布,具體集中于玉龍縣、松坪鄉(xiāng)、大東鄉(xiāng)等周邊區(qū)域。其中十二欄桿大型滑坡以及躍進(jìn)、拉八課、阿金華等中型滑坡均位于滑坡高易發(fā)區(qū),研究區(qū)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際滑坡災(zāi)害點(diǎn)吻合度較好。

4.3評(píng)價(jià)結(jié)果討論

本文滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,研究區(qū)內(nèi)滑坡分布受坡度、距活動(dòng)斷裂距離、距河流水系距離、工程地質(zhì)巖組因素的影響程度更高,滑坡高易發(fā)區(qū)和中等易發(fā)區(qū)主要沿活動(dòng)斷裂和河流水系分布,其區(qū)域地質(zhì)環(huán)境特征為:①活動(dòng)斷裂發(fā)育。研究區(qū)內(nèi)麗江—小金河斷裂和附近其它活動(dòng)斷裂所在區(qū)域均為滑坡高易發(fā)區(qū)或中等易發(fā)區(qū)。距離斷裂越近,滑坡易發(fā)性越高,這是因?yàn)閿嗔鸦顒?dòng)在滇西北地區(qū)易形成峽谷地貌,斷裂使巖性破碎,為滑坡發(fā)育提供有利條件。②河流水系發(fā)育。研究區(qū)內(nèi)有金沙江、漾濞江、漾弓江和寧蒗河穿過(guò),沿河流兩側(cè)多為滑坡易發(fā)性較高區(qū)域,如松坪鄉(xiāng)西部的滑坡均沿金沙江分布,寧蒗縣附近的滑坡沿寧蒗河發(fā)育。③巖性主要為軟巖組。研究區(qū)軟巖組巖性分布面積北部大于南部,滑坡高易發(fā)區(qū)多集中于北部。如西川鄉(xiāng)滑坡高易發(fā)區(qū)面積大于玉龍縣西南區(qū)域的滑坡易發(fā)面積,雖然玉龍縣西南區(qū)域距離斷裂更近,且有漾濞江穿過(guò),由于軟巖組巖性分布較少,滑坡易發(fā)性更弱。

研究區(qū)內(nèi)滑坡誘發(fā)因素主要為降雨量和地震。降雨型滑坡的發(fā)育與日最大降雨量、累積降雨量、年均降雨量等降雨特征密切相關(guān)。研究區(qū)年平均降雨量豐富,河流的沖蝕作用明顯,影響地形地貌坡度,為滑坡發(fā)生提供了有利條件,年均降雨量呈現(xiàn)從北東至南西逐漸減少的特征。日降雨量影響群發(fā)型滑坡的發(fā)生,一場(chǎng)大的降雨可能會(huì)誘發(fā)當(dāng)日或后幾日發(fā)生滑坡,研究區(qū)日最大降雨量為67~78mm,南、北區(qū)域差異不明顯。累積降雨量主要對(duì)大、中型滑坡和基巖類(lèi)滑坡影響更大,研究區(qū)內(nèi)雨季降雨量占年降雨量的約60%,北東區(qū)域雨季月均降雨量大于西南區(qū)域。研究區(qū)降雨型滑坡受多種降雨特征的綜合影響,滑坡分布呈現(xiàn)出北部比南部更稠密的特征。

地震型滑坡是由于地震產(chǎn)生地震動(dòng)引起斜坡失穩(wěn)從而誘發(fā)滑坡,滑坡特征為規(guī)模大、地貌明顯、滑體滑移距離較遠(yuǎn)。地震型滑坡受震源深度、發(fā)震構(gòu)造性質(zhì)、地震區(qū)地質(zhì)地貌和地形條件等因素影響。一般來(lái)說(shuō),距發(fā)震斷裂越近,滑坡密度越大,滑坡規(guī)模也越大(張永雙等,2016)。研究區(qū)內(nèi)40%的滑坡分布在麗江—小金河斷裂兩側(cè)3km區(qū)域內(nèi),主要沿活動(dòng)斷裂走向分布。斷層破碎帶風(fēng)化作用強(qiáng)烈,多呈碎石土狀,受斷裂左旋運(yùn)動(dòng)或滑坡上部載體壓力作用后,易塑性流動(dòng),為滑坡的形成、發(fā)育提供了初始條件。斷裂帶上的滑坡體受地震影響后,其應(yīng)變水平會(huì)增加,地震對(duì)滑坡體變形失穩(wěn)起促進(jìn)作用,滑坡體變形量增大,極易發(fā)生同震滑坡和震后滑坡。研究區(qū)地震型滑坡多為密集成群分布,發(fā)育在斜坡中上部,破壞程度高、危害性更大,易中斷交通、堰塞河道。

基于以上研究結(jié)果,研究區(qū)滑坡災(zāi)害防治工作應(yīng)注意以下幾點(diǎn):若發(fā)生重大降雨事件,應(yīng)重點(diǎn)做好研究區(qū)北部及距離河流水系較近的滑坡高易發(fā)區(qū)和中等易發(fā)區(qū)的滑坡監(jiān)測(cè)、評(píng)估等工作;若發(fā)生地震,應(yīng)及時(shí)關(guān)注活動(dòng)斷裂附近的高易發(fā)區(qū)和中等易發(fā)區(qū)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展情況。

5結(jié)論

本文采用加權(quán)證據(jù)權(quán)模型對(duì)云南境內(nèi)麗江—小金河斷裂中南段兩側(cè)10km區(qū)域內(nèi)的滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)進(jìn)行研究,主要結(jié)論如下:

(1)研究區(qū)內(nèi)共收集滑坡點(diǎn)214處,這些滑坡點(diǎn)均受麗江—小金河斷裂影響顯著,其中20%的滑坡分布在距離斷裂帶兩側(cè)1km區(qū)域內(nèi),40%的滑坡分布在距離斷裂帶兩側(cè)3km區(qū)域內(nèi)。

(2)選取10個(gè)影響因子,采用加權(quán)證據(jù)權(quán)模型作滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)?;赂咭装l(fā)區(qū)、中等易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和非易發(fā)區(qū)分別占研究區(qū)總面積的11%、27%、35%和27%。ROC曲線(xiàn)檢驗(yàn)?zāi)P偷腁UC=0.81,評(píng)價(jià)結(jié)果較好。本文選取的評(píng)價(jià)因子和模型方法適用于麗江—小金河斷裂中南段滑坡易發(fā)性研究。

(3)研究區(qū)內(nèi)滑坡發(fā)育主要受坡度、距活動(dòng)斷裂距離、距河流水系距離、工程地質(zhì)巖組因素的影響,滑坡高易發(fā)區(qū)和中等易發(fā)區(qū)主要沿?cái)嗔褞Ш徒鹕辰戎饕恿魉祪蓚?cè)呈條帶狀分布,在玉龍縣、松坪鄉(xiāng)、大東鄉(xiāng)等周邊區(qū)域較為集中。本文模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際滑坡災(zāi)害點(diǎn)吻合度較高,較好地揭示了研究區(qū)滑坡易發(fā)性特征。

(4)西川鄉(xiāng)周邊區(qū)域處于高易發(fā)區(qū)和中等易發(fā)區(qū),但實(shí)際滑坡災(zāi)害點(diǎn)較少,若降雨增加或發(fā)生地震,應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)此區(qū)域的滑坡災(zāi)害發(fā)展情況。

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